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【生物新高考一輪復(fù)習(xí)】
熱點(diǎn)微練8　“液滴移動(dòng)法”測(cè)定細(xì)胞呼吸與光合速率
[規(guī)律方法]
“液滴移動(dòng)法”測(cè)定細(xì)胞呼吸速率與光合速率
[方法體驗(yàn)]
1.(2020·江西師大附中模擬)為探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響，某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置若干組，在25 ℃條件下進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.在無(wú)光條件下，液滴向左移動(dòng)
B.在有光條件下，液滴向右移動(dòng)
C.在有光條件下，液滴向右移動(dòng)的距離代表光合速率
D.隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，液滴向右移動(dòng)的距離逐漸增大
答案　A
解析　由于CO2緩沖液維持裝置中的CO2含量不變，所以引起裝置中氣壓變化的原因是O2變化，無(wú)光條件下綠色植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，消耗O2，液滴左移，A正確；有光條件下，綠色植物既進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗O2，又進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O2，若光合作用>呼吸作用，液滴右移，若光合作用＝呼吸作用，液滴不移動(dòng)，若光合作用<呼吸作用，液滴左移，B錯(cuò)誤；在有光條件下，液滴向右移動(dòng)的距離代表凈光合速率，C錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度小于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，液滴向左移，光照強(qiáng)度大于光補(bǔ)償點(diǎn)，小于光飽和點(diǎn)時(shí)，隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，液滴向右移動(dòng)的距離逐漸增大，D錯(cuò)誤。
2.(2021·福建廈門(mén)期末)如圖為測(cè)定細(xì)胞代謝相關(guān)速率的實(shí)驗(yàn)裝置。下列敘述正確的是(　　)
A.測(cè)定植株的呼吸速率時(shí)，應(yīng)在黑暗條件下進(jìn)行
B.測(cè)定植株的呼吸速率時(shí)，小燒杯的液體應(yīng)為清水
C.直接測(cè)定植株實(shí)際光合速率時(shí)，小燒杯的液體應(yīng)為NaHCO3溶液
D.測(cè)定植株的凈光合速率時(shí)，應(yīng)在光下進(jìn)行，且小燒杯的液體應(yīng)為NaOH溶液
答案　A
解析　若要測(cè)定植株的呼吸速率，需排除光合作用的影響，實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)置于黑暗條件下，燒杯內(nèi)的液體應(yīng)為NaOH溶液，A正確，B錯(cuò)誤；若要測(cè)定實(shí)際光合速率，則需要分別測(cè)定凈光合速率和呼吸速率，測(cè)呼吸速率時(shí)燒杯內(nèi)的液體應(yīng)為NaOH溶液，測(cè)凈光合速率時(shí)燒杯內(nèi)的液體應(yīng)為NaHCO3溶液，C、D錯(cuò)誤。
3.(2021·西安模擬)下圖是某生物興趣小組探究不同條件下光合作用和呼吸作用過(guò)程中氣體產(chǎn)生情況的實(shí)驗(yàn)示意圖，裝置中的NaHCO3溶液可維持瓶?jī)?nèi)的CO2濃度在恒定水平。下列幾種實(shí)驗(yàn)結(jié)果(給予相同的環(huán)境條件)，不可能出現(xiàn)的是(　　)
A.甲、乙裝置水滴都左移
B.甲、乙裝置水滴都右移
C.甲裝置水滴不動(dòng)，乙裝置水滴左移
D.甲裝置水滴右移，乙裝置水滴左移
答案　B
解析　根據(jù)題意可知，裝置中的NaHCO3溶液可維持瓶?jī)?nèi)的CO2濃度在恒定水平，故甲裝置內(nèi)的氣壓變化是由氧氣含量變化引起的，較強(qiáng)光照條件下(光合速率大于呼吸速率)甲裝置內(nèi)水滴右移，黑暗或較弱光照條件下(光合速率小于呼吸速率)甲裝置內(nèi)水滴左移，適宜光照條件下(光合速率等于呼吸速率)甲裝置內(nèi)水滴不動(dòng)；乙裝置內(nèi)的青蛙只進(jìn)行細(xì)胞呼吸而不進(jìn)行光合作用，故乙裝置內(nèi)水滴只能左移。
4.(2021·陜西咸陽(yáng)期末)如圖是探究綠色植物光合作用速率的實(shí)驗(yàn)示意圖。該裝置放置在20 ℃環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，針筒的讀數(shù)是0.2 mL，毛細(xì)管內(nèi)的水滴在位置X，30 min后，針筒的容量需要調(diào)至0.6 mL的讀數(shù)，才能使水滴仍維持在X的位置。據(jù)此回答下列問(wèn)題：
(1)若以釋放出的氧氣量來(lái)代表光合作用速率，該植物的光合作用速率是________mL/h。
(2)與植物的實(shí)際光合速率相比，用上述裝置所測(cè)得的光合作用速率數(shù)值________(填“偏高”“偏低”或“相同”)，原因是　。
(3)若在該植物的葉片上涂上一層凡士林，光合作用的速率會(huì)大幅度下降，這一做法主要限制了光合作用的________反應(yīng)階段。
(4)如果在原實(shí)驗(yàn)中只增加光照強(qiáng)度，則針筒的容量仍維持在0.6 mL讀數(shù)處。在另一相同實(shí)驗(yàn)裝置中，若只將溫度提升至30 ℃，針筒容量需要調(diào)至0.8 mL讀數(shù)，才能使水滴維持在X的位置上。比較兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：________________________________________。
(5)利用無(wú)水乙醇提取該植物葉片中色素，經(jīng)過(guò)層析，在濾紙上可出現(xiàn)黃綠色、藍(lán)綠色、黃色、橙黃色的色素帶，這些色素依次是________________________，它們分布在葉綠體________________。
答案　(1)0.8　(2)偏低　植物同時(shí)進(jìn)行呼吸作用，消耗了氧氣　(3)暗　(4)在這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而溫度才是限制光合作用速率的主要因素　(5)葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素　類囊體薄膜(或基粒)
解析　(1)根據(jù)題意，燒杯中的碳酸氫鈉溶液能保持容器內(nèi)CO2濃度的平衡，故針筒移動(dòng)的距離代表植物通過(guò)光合作用釋放出的氧氣量。針筒的起始讀數(shù)為0.2 mL，30 min后讀數(shù)為0.6 mL，則若以釋放出的氧氣量來(lái)代表光合作用速率，該植物的光合作用速率是(0.6－0.2)÷(30÷60)＝0.8(mL/h)。(2)由于植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)也在進(jìn)行呼吸作用，光合作用產(chǎn)生的氧氣一部分用于植物本身的細(xì)胞呼吸，故測(cè)得的光合作用速率低于植物實(shí)際的光合作用速率。(3)凡士林能封閉氣孔，阻止葉片對(duì)CO2的吸收，影響植物光合作用暗反應(yīng)中CO2的固定，從而影響光合作用。(4)根據(jù)題意可知，只增加光照強(qiáng)度，植物光合作用速率不變，說(shuō)明光照強(qiáng)度不是其限制因素。將溫度提升至30 ℃針筒容量需要調(diào)至0.8 mL讀數(shù)，才能使水滴維持在X的位置上，說(shuō)明適當(dāng)升高溫度后，植物光合作用速率增加，故在這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而溫度才是限制光合作用速率的主要因素。(5)植物光合色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中，故可利用無(wú)水乙醇提取該植物葉片中的色素，經(jīng)過(guò)層析，在濾紙上可出現(xiàn)黃綠色、藍(lán)綠色、黃色、橙黃色的色素帶，這些色素依次是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，它們分布在葉綠體的類囊體薄膜(或基粒)上。
5.(2020·河南新鄉(xiāng)一模)請(qǐng)回答下列問(wèn)題。
(1)某研究小組對(duì)甲、乙兩種植物在不同光照強(qiáng)度下的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，得到了如表所示數(shù)據(jù)(光照強(qiáng)度的單位為千勒克斯，CO2的吸收和釋放速率為相對(duì)值)：
項(xiàng)目 光合速率與呼吸速率相等時(shí)的光照強(qiáng)度 光飽和點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度 達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)CO2的吸收速率 黑暗條件下釋放CO2的速率
甲 1 3 18 10
乙 3 8 30 15
當(dāng)光照強(qiáng)度為2千勒克斯時(shí)，甲植物光合作用產(chǎn)生的O2的去向是______________________________________________，乙植物光合作用產(chǎn)生的O2的去向是________________________。當(dāng)光照強(qiáng)度為8千勒克斯時(shí)，乙植物的總光合速率相對(duì)值是________。
(2)如圖所示裝置可以測(cè)定一些生理活動(dòng)強(qiáng)度(僅考慮以葡萄糖為呼吸作用底物)：
①若甲燒杯中為酵母菌培養(yǎng)液，乙燒杯中為NaOH溶液，液滴向左移動(dòng)，則單位時(shí)間內(nèi)液滴移動(dòng)的距離可代表______________________________。
②若甲燒杯中為小球藻培養(yǎng)液，乙燒杯中為_(kāi)_______，將裝置置于適宜光照條件下，液滴向____________________移動(dòng)，則單位時(shí)間內(nèi)液滴移動(dòng)的距離可以代表小球藻凈光合作用的強(qiáng)度。
答案　(1)一部分供自身線粒體有氧呼吸消耗，一部分釋放到外界環(huán)境中　全部供自身線粒體有氧呼吸消耗　45　(2)①酵母菌有氧呼吸的強(qiáng)度　②NaHCO3溶液(或CO2緩沖液)　右
解析　(1)分析表中數(shù)據(jù)可知，甲、乙兩種植物的光補(bǔ)償點(diǎn)分別是1千勒克斯、3千勒克斯，當(dāng)光照強(qiáng)度為2千勒克斯時(shí)，甲植物的光合速率大于呼吸速率，葉肉細(xì)胞有O2的釋放，其產(chǎn)生的O2一部分供線粒體有氧呼吸消耗，一部分釋放到外界環(huán)境中；而此時(shí)乙植物的光合速率小于呼吸速率，有O2的吸收，其光合作用產(chǎn)生的O2全部供線粒體消耗。當(dāng)光照強(qiáng)度為8千勒克斯時(shí)，乙植物的總光合速率相對(duì)值＝凈光合速率相對(duì)值＋呼吸速率相對(duì)值＝30＋15＝45。(2)①甲燒杯中的酵母菌進(jìn)行有氧呼吸時(shí)消耗O2并釋放CO2，其中CO2可被乙燒杯中的NaOH溶液吸收，而O2的消耗使得密閉裝置中壓強(qiáng)減小，液滴向左移動(dòng)，故單位時(shí)間內(nèi)液滴移動(dòng)的距離可代表酵母菌有氧呼吸的強(qiáng)度。②當(dāng)乙燒杯中為NaHCO3溶液(或CO2緩沖液)時(shí)，由于裝置內(nèi)CO2充足，小球藻在適宜光照條件下，既能進(jìn)行光合作用又能進(jìn)行呼吸作用，且光合速率大于呼吸速率，釋放的O2使裝置內(nèi)壓強(qiáng)增大，推動(dòng)著液滴向右移動(dòng)，故單位時(shí)間內(nèi)液滴移動(dòng)的距離可以代表小球藻凈光合作用的強(qiáng)度。

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